UG NX 스케치 및 평면 구속조건 Tutorial – 6강

Siemens NX 스케치·Datum Plane 구속조건 완전구속 실무 Tutorial

Siemens NX에서 커브를 만드는 방법은 크게 두 가지로 나눌 수 있습니다. 첫 번째는 Line, Arc, Studio Spline, Basic Curve 같은 독립 커브 명령으로 2D·3D 공간에 형상을 만드는 방법이고, 두 번째는 특정 평면 위에서 치수와 형상 관계를 이용해 파라메트릭 형상을 만드는 Sketch입니다.

독립 커브는 공간 좌표와 기준점을 이용해 자유롭게 형상을 만들 때 유리합니다. 반면 Sketch는 Extrude, Revolve, Hole, Sweep처럼 이후 모델링 피처의 단면으로 재사용하고, 치수 변경에 따라 형상이 함께 수정돼야 할 때 훨씬 효율적입니다.

기존 NX 스케치 교육에서 가장 많이 놓치는 부분은 단순히 선과 원을 그리는 방법이 아닙니다. 어떤 평면을 기준으로 시작할지, 원점과 수평 방향을 어떻게 잡을지, 어떤 치수와 관계를 남겨 설계 의도를 유지할지가 실제 모델 안정성을 결정합니다.

참고 : NX Basic Curve와 2D·3D Curve 종류

NX Sketch와 일반 Curve 차이

구분	NX Sketch	일반 Curve
작업 공간	선택한 평면의 2D 좌표계	2D 또는 3D 공간
설계 변경	치수·관계·Expression으로 제어	곡선 편집 또는 재작성 중심
연관성	모델링 피처와 연관된 단면으로 사용	독립 곡선 또는 참조 형상
추천 용도	Extrude·Revolve·Hole·Sweep 단면	3D 경로·스타일링·가이드 커브
주의점	과도한 관계와 외부 참조 관리	수정 시 설계 의도 유지가 어려울 수 있음

Sketch는 선을 움직이지 못하게 고정하는 도구가 아닙니다. 제품 폭, 홀 간격, 중심 대칭, 접선 연결처럼 나중에 바뀌어도 반드시 유지돼야 할 설계 관계를 정의하는 도구입니다.

NX 스케치 실행과 종료

1. 새 Part를 열거나 기존 모델을 엽니다.
2. Home → Sketch 또는 Sketch 명령을 실행합니다.
3. 기본 Datum Plane, 모델의 평면 Face 또는 별도 Datum Plane을 선택합니다.
4. Sketch Origin과 Horizontal Reference 방향을 확인합니다.
5. 형상을 작성하고 치수·관계를 정리합니다.
6. Finish Sketch를 눌러 스케치를 종료합니다.

구버전에서는 Sketch in Task Environment, Direct Sketch, Finish, Finish Sketch처럼 작업 환경에 따라 이름이 다르게 표시될 수 있습니다. 현재 릴리스와 Role 설정에서는 리본 구성이 달라질 수 있으므로 Finish Sketch 명령을 기준으로 찾는 것이 좋습니다.

초안에 있던 Q 키로 스케치 종료는 모든 NX 환경에서 동일하게 보장되는 기본 단축키라고 보기 어렵습니다. 사용자 역할, 회사 템플릿, 메뉴 커스터마이징에 따라 단축키가 달라질 수 있으므로 실제 환경의 Menu → Information → Custom Menu 또는 Customize에서 확인해야 합니다.

스케치 평면 선택 Datum Plane

정식 용어는 Datum Plan이 아니라 Datum Plane입니다. Sketch를 시작할 때 선택한 평면은 스케치의 좌표계, 모델 방향, 이후 피처의 생성 방향을 결정하기 때문에 가능하면 모델 초기에 안정적인 기준을 선택해야 합니다.

기본 XY·YZ·XZ 평면

제품의 기준 방향이 명확하다면 기본 XY, YZ, XZ Datum Plane에서 시작하는 것이 가장 안정적입니다. 이후 모델 Face가 삭제되거나 형상이 크게 바뀌어도 기본 Datum Plane은 사라지지 않기 때문입니다.

모델의 평면 Face

이미 생성된 형상의 평면 Face 위에 홀, 포켓, 보강 형상을 추가할 때 편리합니다. 하지만 상위 피처가 삭제되거나 면 번호가 바뀌면 Sketch가 재부착을 요구할 수 있으므로 설계 변경이 큰 제품은 Datum Plane을 별도로 만드는 편이 안전합니다.

Inferred Plane

Inferred Plane은 사용자가 선택한 Face, Datum Plane, 축과 점의 조합을 NX가 해석해 평면을 제안하는 방식입니다. 빠르게 작업할 수 있지만 어떤 참조가 선택됐는지 대화상자의 Selection Intent와 References를 확인해야 합니다.

새 Datum Plane 만들기

• Offset Plane: 기존 평면에서 지정 거리만큼 평행 이동
• At Angle: 축 또는 직선을 기준으로 각도를 가진 평면
• Through Three Points: 세 점을 통과하는 평면
• Bisector: 두 평면 또는 두 Face 사이의 이등분 평면
• Tangent: 원통·곡면에 접하는 평면
• Datum CSYS: 원점과 방향을 함께 관리하는 기준 좌표계

실무에서는 제품 중앙, 조립 기준면, 대칭면, 가공 기준처럼 반복해서 사용되는 위치에 Datum Plane과 Datum CSYS를 먼저 만들면 Sketch와 후속 피처의 참조 구조가 단순해집니다.

On Path 평면과 경로 방향

On Path를 사용하려면 기준이 되는 Curve나 Edge가 필요합니다. Sweep 단면, 파이프 형상, 케이블 경로처럼 경로의 특정 위치에 수직인 단면이 필요할 때 유용합니다.

% Arc Length 위치 지정

% Arc Length는 경로 전체 길이를 0~100%로 환산해 위치를 지정합니다. 길이가 100mm인 단순 직선에서는 50%가 50mm와 같지만, 일반 곡선에서는 실제 호 길이 기준으로 절반인 지점이라는 의미입니다.

• 0%: 경로 시작점
• 50%: 전체 호 길이의 중간 지점
• 100%: 경로 끝점

Plane Orientation

• Normal to Path: 선택 위치에서 경로 접선에 수직
• Normal to Vector: 지정한 Vector에 수직
• Parallel to Vector: 지정 Vector와 평행한 방향 포함
• Through Axis: 지정 축을 통과하도록 방향 결정
• Horizontal Reference: Sketch 화면의 수평 방향 기준
• Reverse Direction: 기준 방향 반전

Sketch Origin과 수평 참조

같은 평면에 스케치를 만들어도 Origin과 Horizontal Reference가 다르면 치수 방향과 모델의 회전 방향이 달라집니다. 모델 중심, 회전축, 조립 기준점처럼 설계상 의미 있는 위치를 스케치 원점으로 잡아야 치수와 대칭 관계가 단순해집니다.

• 대칭 제품은 중심선 교점 또는 기본 Datum Axis를 원점으로 사용
• 회전체는 회전축을 수평·수직 기준선으로 사용
• 판금·가공 부품은 가공 기준 코너 또는 Datum CSYS를 기준으로 사용
• 상위 피처의 임의 Edge 끝점은 형상 변경 때 사라질 수 있으므로 주의

NX Sketch 도구 모음 핵심 기능

기능	설명	실무 활용
Orient to Sketch	Sketch Plane을 정면으로 표시	치수 입력과 형상 확인
Orient to Model	기존 모델 View 방향으로 복귀	3D 형상과 단면 위치 확인
Reattach	Sketch의 기준 평면과 방향 변경	깨진 참조 복구와 설계 변경
Update Model	Sketch 변경을 후속 피처에 반영	지연 평가 후 모델 갱신
Sketch Navigator	Curve·Relation·외부 참조·오류 분석	완전구속과 문제 관계 확인
Sketch Checker	연결·접선·중복·간격 등 품질 점검	Extrude 실패와 미세 틈 방지

Sketch Preferences

Preferences는 현재 세션이나 Part 작업 환경에 적용되는 설정이고, Customer Defaults는 회사 전체의 기본값과 새 세션의 초기 설정에 영향을 줄 수 있습니다. 회사 표준 환경에서는 Customer Defaults를 임의로 바꾸기보다 CAD 관리자와 협의하는 편이 좋습니다.

Profile·Line·Rectangle 기본 형상

Profile

Profile은 Line과 Arc를 연속으로 작성하는 대표적인 Sketch 명령입니다. 한 명령 안에서 직선과 원호를 전환할 수 있어 일반 기계 부품의 외곽 단면을 빠르게 만들 수 있습니다.

Line

Line은 독립된 직선을 만들 때 사용합니다. 하나의 선만 필요하거나 기존 형상 사이에 보조선·Centerline을 추가할 때 Profile보다 명확합니다.

Rectangle

• By 2 Points: 대각선의 두 점으로 수평·수직 사각형 생성
• By 3 Points: 첫 변의 위치·방향과 두 번째 변의 길이를 순서대로 지정
• From Center: 중심 위치를 먼저 지정해 대칭 사각형 생성

대칭 구조의 포켓이나 플레이트는 From Center를 사용해 중심 관계를 유지하면 좌우 치수를 따로 관리하는 것보다 수정이 안정적입니다.

Arc·Circle·Fillet

• Arc by 3 Points: 시작점·끝점·원호 위의 점으로 생성
• Arc by Center and Endpoints: 중심·시작점·끝점으로 생성
• Circle by Center and Diameter: 중심과 원 위의 점 또는 지름으로 생성
• Circle by 3 Points: 서로 다른 세 점을 통과하는 원 생성

3 Point Circle의 세 번째 점이 단순히 지름을 결정하는 것이 아니라, 선택한 세 점을 모두 통과하는 원의 위치와 반지름이 결정됩니다.

Fillet을 적용한 뒤에는 생성된 반지름 치수와 Tangent 관계를 확인합니다. 원본 선 길이가 짧거나 교차 방향이 애매하면 예상과 반대쪽에 Fillet이 생성될 수 있습니다.

Offset·Pattern·Mirror

Offset Curve

선택한 Curve에서 일정 거리만큼 평행한 곡선을 만듭니다. 폐곡선을 Offset할 때 코너 처리 방식과 방향, Self-intersection 여부를 확인해야 합니다.

Pattern Curve

• Linear Pattern: 방향·간격·개수로 직선 배열
• Circular Pattern: 중심·각도·개수로 원형 배열

홀처럼 후속 피처에서 Pattern Feature로 반복할 수 있는 형상은 Sketch 안에서 모두 배열하기보다 단일 홀을 만든 뒤 Feature Pattern을 사용하는 편이 계산과 수정에 유리한 경우가 많습니다.

Mirror Curve와 Symmetric Relation

Mirror는 형상을 복사하는 명령이고 Symmetric Relation은 두 형상이 중심선을 기준으로 계속 대칭을 유지하도록 관계를 만드는 기능입니다. 이후 한쪽 형상을 수정할 계획이라면 관계 유지 여부를 확인해야 합니다.

Project Curve·Intersection 외부 참조

Project Curve는 3D Edge나 Curve를 Sketch Plane에 투영해 참조 형상으로 사용합니다. Associative 옵션을 사용하면 원본 형상이 변경될 때 투영 Curve도 함께 갱신됩니다.

참고 : NX WAVE Geometry Linker와 Inter Part Design 연관성

Quick Trim·Extend·Make Corner

• Quick Trim: Drag 또는 선택으로 불필요한 Curve 구간 제거
• Quick Extend: 선택 Curve를 경계 Curve까지 연장
• Make Corner: 두 Curve를 Trim·Extend해 교차 코너 생성
• Derived Line: 기준선과의 Offset·중간·각도 관계를 가진 Line 생성

Trim 후에는 아주 짧은 잔여 Curve나 중복 Curve가 남지 않았는지 확인해야 합니다. 화면상 닫힌 것처럼 보여도 미세한 Gap이 있으면 Extrude에서 Section이 열려 있다고 판단할 수 있습니다.

NX 스케치 구속조건 새로운 개념

구버전 NX에서는 Dimensional Constraint와 Geometric Constraint를 직접 추가해 형상을 완전구속하는 방식이 중심이었습니다. 신형 Sketch Solver에서는 형상을 선택하거나 움직일 때 NX가 수평, 수직, 접선, 동심 같은 관계를 실시간으로 찾아 제안합니다.

NX 2606 계열에서는 자동으로 발견된 관계와 사용자가 의도적으로 유지하는 Persistent Relation을 구분해 관리하는 흐름이 강화됐습니다. 자동으로 보이는 모든 관계를 영구 구속으로 만들기보다, 제품 기능상 반드시 유지돼야 할 관계만 남기는 것이 수정 성능과 예측 가능성에 유리합니다.

치수 구속 Dimensional Constraints

치수 종류	사용 대상
Horizontal Distance	두 점·선 사이 수평 거리
Vertical Distance	두 점·선 사이 수직 거리
Parallel Distance	평행한 선 사이 최단거리
Perpendicular Distance	점과 선 또는 두 형상 사이 수직거리
Angular	두 선 또는 기준축과의 각도
Radius	Arc·Fillet 반지름
Diameter	Circle 또는 회전체 지름
Perimeter	연결 Curve의 전체 길이 제어

치수 단축키는 Role과 버전에 따라 달라질 수 있습니다. 초안의 D 키는 사용하는 환경에서 Rapid Dimension으로 지정돼 있을 수 있지만 회사 템플릿과 사용자 설정에 따라 다르므로 Ribbon의 명령명을 기준으로 확인하세요.

Driving과 Reference Dimension

• Driving Dimension: 값을 바꾸면 형상이 변경되는 구동 치수
• Reference Dimension: 현재 형상에서 계산된 값을 표시하는 참고 치수

같은 자유도를 두 개 이상의 Driving Dimension으로 제어하면 충돌이 발생합니다. 이미 형상 관계로 위치가 결정된 곳에 치수를 추가해야 한다면 Reference Dimension으로 전환합니다.

형상 관계 Geometric Relations

관계	의미	대표 활용
Horizontal	선 또는 두 점을 수평으로 유지	바닥·상단 기준선
Vertical	선 또는 두 점을 수직으로 유지	측면 기준선
Coincident	점과 점 또는 점과 Curve를 같은 위치로 연결	폐곡선 연결
Point on Curve	점을 선택 Curve 위에 유지	슬롯·가이드 위치
Parallel	두 선의 방향을 평행하게 유지	평행 벽 두께
Perpendicular	두 선을 90도로 유지	직각 코너
Tangent	Line·Arc·Circle을 접선으로 연결	부드러운 단면
Equal Length	여러 선의 길이를 동일하게 유지	정사각형·반복 리브
Equal Radius	Arc·Circle 반지름 동일	동일 필렛·홀
Concentric	원과 Arc의 중심을 동일하게 유지	동심 홀·링
Collinear	두 선을 같은 무한 직선상에 유지	분할된 기준선
Symmetric	중심선을 기준으로 두 형상 대칭 유지	좌우 대칭 제품

초안의 C 단축키 역시 버전과 환경에 따라 다를 수 있습니다. 신형 Sketch에서는 형상을 선택하면 가능한 관계가 Context Toolbar 또는 화면의 관계 기호로 제안되므로, 명령을 먼저 찾기보다 형상 선택 후 표시되는 관계를 확인하는 방식이 빠릅니다.

Make Symmetric과 중심선

좌우 대칭 형상을 각각 치수로 구속하면 치수가 늘고 수정 시 불일치가 생길 수 있습니다. 중심선을 기준으로 Symmetric Relation을 적용하고 전체 폭 또는 반폭 하나만 치수화하면 설계 의도가 명확해집니다.

자동 관계와 Persistent Relation

구버전의 Auto Constrain은 선택한 Curve에 수평·수직·접선 같은 Constraint를 일괄 생성하는 성격이 강했습니다. 최신 Sketch Solver는 작업 중 형상 관계를 찾아 필요할 때 적용하거나 유지할 수 있게 보여줍니다.

• Found Relation: 현재 형상 상태에서 NX가 자동으로 발견한 관계
• Persistent Relation: 이후 편집에서도 반드시 유지하도록 사용자가 확정한 관계
• Relaxed Relation: 특정 편집을 위해 일시적으로 완화된 관계

설계 템플릿과 제품군 자동화처럼 수십 개의 치수 조합을 바꿔야 한다면 핵심 관계를 Persistent Relation으로 명확히 남겨야 합니다. 단순 개념 스케치에서는 모든 관계를 고정하기보다 필요한 치수와 관계만 유지하는 것이 편집에 유리합니다.

Sketch Navigator로 완전구속 확인

최신 NX의 Sketch Navigator는 복잡한 스케치를 분석할 때 가장 유용한 도구 중 하나입니다. Curve가 움직일 수 있는지, 어떤 치수와 관계가 연결돼 있는지, 외부 참조가 어디서 왔는지, 충돌이 발생했는지를 트리 구조로 확인할 수 있습니다.

탭	확인 내용
Curves	각 Curve의 이동 가능 여부와 Sketch 전체 정의 상태
Relations	Dimension, Expression, Found·Persistent Relation
External References	Projected Curve와 외부 형상의 입력·출력 관계
Issues	충돌 관계, 실패한 투영 Curve, 문제 Expression

Sketch 전체 상태의 흰색 원은 아직 움직일 수 있는 요소가 있다는 의미이고, 검은색 원은 모든 Curve가 정의돼 있다는 의미로 사용됩니다. 하지만 검은색 원을 만드는 것 자체가 목표가 아니라 치수를 바꿨을 때 의도한 방향으로만 움직이는지 확인해야 합니다.

Sketch Checker로 단면 품질 검사

Sketch Checker는 형상 관계와 단면 품질을 검사하는 도구입니다. 화면으로는 정상처럼 보여도 미세하게 떨어진 끝점, 중복 Curve, 의도하지 않은 접선, 작은 Gap이 있으면 Extrude·Revolve·Pattern에서 오류가 발생할 수 있습니다.

• Connected: 끝점 연결 상태
• Orthogonal: 수평·수직 및 직각 관계
• Concentric: 원·Arc 중심 일치
• Tangent: 접선 연결 상태
• Display Size: 현재 화면 확대율을 반영한 검사
• Model Size: 모델 공차와 실제 크기를 기준으로 검사

가공용 폐단면은 Model Size 기준으로 검사하는 편이 좋습니다. 화면을 확대했을 때만 보이는 미세 Gap도 실제 모델에서는 열린 단면으로 처리될 수 있기 때문입니다.

구속조건 표시·삭제·Reference 전환

• Display Sketch Constraints: 관계 기호 표시
• Show/Remove Constraints: 선택 형상과 연결된 관계 확인·삭제
• Convert to Reference: Driving Dimension을 참고 치수로 전환
• Convert to Driving: Reference Dimension을 구동 치수로 전환
• Animate Dimension: 치수 범위를 움직이며 형상 거동 확인

초안의 Convert To / Form Reference 설명은 Animate Dimension과 중복돼 있었습니다. Convert to Reference는 치수의 역할을 구동에서 참고로 바꾸는 기능이고, Animate Dimension은 지정 범위에서 형상이 어떻게 움직이는지 검증하는 기능입니다.

Alternate Solution이 필요한 경우

치수를 변경했더니 Arc가 반대쪽으로 뒤집히거나 교차 형상이 예상과 다르게 풀리는 경우가 있습니다. 이는 같은 치수 조건을 만족하는 수학적 해가 여러 개이기 때문입니다. Alternate Solution을 이용해 원하는 해를 선택하고, 중심선·방향 관계를 추가해 재발을 줄입니다.

실무에서 수정에 강한 스케치 만드는 순서

1. 설계 기준 선택: 기본 Datum Plane, Datum CSYS, 제품 중심면 중 안정적인 참조 선택
2. 중심선 작성: 대칭·회전·가공 기준을 Construction Geometry로 먼저 작성
3. 큰 형상부터 작성: 외곽 Profile → 주요 Hole·Slot → Fillet 순서
4. 핵심 관계 적용: Horizontal, Vertical, Coincident, Tangent, Symmetric 등
5. 기능 치수 입력: 전체 폭·높이·홀 간격·두께처럼 설계에 필요한 치수만 Driving으로 설정
6. Expression 이름 지정: 반복 사용 치수는 의미 있는 변수명으로 관리
7. Sketch Navigator 확인: 움직이는 Curve와 충돌 관계 확인
8. 치수 변경 테스트: 주요 치수를 크게·작게 바꿔도 형상이 뒤집히지 않는지 확인
9. Sketch Checker 실행: Gap, 중복, 접선, 연결 상태 확인
10. 후속 피처 생성: Extrude·Revolve 후에도 상위 참조가 안정적인지 확인

기계·자동차 설계에서 자주 하는 실수

실수	문제가 생기는 이유	권장 방법
모든 Edge를 Project	상위 피처 변경 때 참조가 연쇄 실패	Datum·기준 Curve만 최소 참조
Fix로 형상 고정	위치가 잠겨 설계 의도가 보이지 않음	원점·치수·관계로 위치 정의
치수 과다 입력	중복 자유도 제어로 충돌 발생	필요한 Driving 치수만 유지
Sketch 안에서 모든 Pattern	Curve와 관계가 지나치게 증가	가능하면 Feature Pattern 사용
작은 Fillet까지 모두 Sketch	단면이 복잡하고 수정 성능 저하	기본 형상 생성 후 Edge Blend 사용
임의 Face에 Sketch 부착	Face 삭제·분할 시 Reattach 필요	변경이 큰 모델은 Datum Plane 사용
완전구속만 목표	불필요한 관계로 형상 변경이 경직	변경 시나리오 중심으로 검증

NX Sketch 오류 해결

스케치가 움직이지 않을 때

• Fix 또는 Persistent Relation이 적용됐는지 확인
• Sketch Navigator의 Relations에서 연결 관계 확인
• Driving Dimension이 위치를 이미 결정했는지 확인
• Projected Curve에 고정된 관계가 걸렸는지 확인
• 필요한 관계만 Relax 또는 Reference로 전환

Over-constrained 또는 Conflict가 발생할 때

1. Issues 탭에서 충돌한 Relation과 Expression을 확인합니다.
2. 최근 추가한 치수·관계를 먼저 검토합니다.
3. 중복 치수는 Reference Dimension으로 전환합니다.
4. 같은 기능을 두 번 제어하는 Relation을 삭제합니다.
5. 형상을 Drag해 예상 자유도가 남았는지 확인합니다.

Extrude가 안 되는 열린 단면

• 끝점이 Coincident인지 확인
• 중복 Line·Arc 삭제
• 아주 짧은 잔여 Curve 확인
• Self-intersection과 겹침 확인
• Sketch Checker에서 Connected와 Model Size 검사

Projected Curve가 깨졌을 때

• Sketch Navigator → External References에서 원본 확인
• 삭제된 Edge 대신 Datum·Face·WAVE Geometry로 재선택
• Reattach 또는 Replace Reference 사용
• 외부 참조가 불필요하면 Associative 해제 또는 독립 Curve로 전환 검토

NX 스케치 FAQ

결론

NX Sketch는 2D 형상을 그리는 단순한 드로잉 기능이 아니라 3D 모델의 설계 의도를 정의하는 핵심 피처입니다. 안정적인 Datum Plane과 Origin을 선택하고, 중심선과 핵심 관계를 먼저 정한 뒤 필요한 치수만 Driving으로 관리해야 후속 설계 변경에 강한 모델을 만들 수 있습니다.

저라면 자동차·기계 부품을 설계할 때 기본 Datum과 제품 중심면을 먼저 만들고, 외부 Edge Project는 최소화하겠습니다. 이후 Sketch Navigator로 움직이는 Curve와 외부 참조를 확인하고, 주요 치수 값을 크게 바꿔보면서 형상이 뒤집히거나 깨지지 않는지 검증한 뒤 Sketch Checker로 단면 품질을 확인하겠습니다.

참고 : NX 스케치 자동치수 해제 및 설정방법